محلول های فیلتر گرد و غبار برای سیستم های گوگرد زدایی گاز دودکش در نیروگاه ها

فیلترهای گرد و غبار با راندمان بالا برای سیستم های FGD غیرقابل مذاکره هستند

در نیروگاه‌های زغال‌سنگ، سیستم‌های گوگردزدایی از گازهای دودکش (FGD) نمی‌توانند بدون فیلتر گرد و غبار با کارایی بالا به طور قابل اعتماد کار کنند. ذرات معلق (PM) نه تنها جذب کننده ها را کور و نازل ها را فرسایش می دهد، بلکه کیفیت گچ را به شدت کاهش می دهد. داده‌های بهسازی از 12 گیگاوات ظرفیت نصب شده نشان می‌دهد که ارتقاء به فیلترهای فابریک پالس جت پیشرفته غلظت گرد و غبار خروجی را به کمتر از 5 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب کاهش می‌دهد و فواصل نگهداری FGD را بیش از 300 درصد افزایش می‌دهد. این مقاله بینش‌های عملی را در مورد انتخاب فیلتر، پارامترهای عملیاتی و هم‌افزایی تصفیه گازهای زائد ارائه می‌کند که توسط معیارهای عملکرد میدانی پشتیبانی می‌شود.

نقش انتقادی از فیلتر گرد و غبار s در مدارهای FGD مرطوب

اسکرابرهای مرطوب برای حذف SO2 طراحی شده اند، اما نسبت به بارگذاری گرد و غبار ورودی بسیار حساس هستند. هر 10 میلی گرم در نیوتن متر افزایش در گرد و غبار ورودی، راندمان گوگرد زدایی را 0.8 تا 1.2 درصد کاهش می دهد که دلیل آن مهار انتقال جرم است. مهمتر از آن، خاکستر بادی با دوغاب سنگ آهک واکنش می دهد و فلس های سولفیت کلسیم را تشکیل می دهد که روی نازل های اسپری و بسته بندی سخت می شود. یک واحد 500 مگاواتی با فیلتراسیون ضعیف 22 درصد مصرف انرژی پمپ و سه قطع برنامه ریزی نشده در سال را ثبت کرد که مستقیماً به رسوب مربوط به گرد و غبار نسبت داده می شود.

برای انواع خشک FGD (به عنوان مثال، جاذب های خشک کن اسپری)، فیلتر گرد و غبار همچنین به عنوان دستگاه کنترل ذرات اولیه عمل می کند. در اینجا، کیک فیلتر خود به جذب اضافی SO2 کمک می کند - پدیده ای که اغلب در طراحی سیستم نادیده گرفته می شود. رسانه فیلتر بهینه شده می تواند جذب کل گوگرد خشک FGD را 4 تا 6 درصد صرفاً از طریق جذب لایه کیک افزایش دهد.

معیارهای انتخاب: پارچه در مقابل فیلتر کارتریج در مقابل فیلترهای سرامیکی

فیلترهای پارچه ای (کیسه های پالس جت)

غالب در کاربردهای FGD قدرت به دلیل مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان آنها. نسبت هوا به پارچه معمولی: 0.9-1.2 متر در دقیقه برای زغال سنگ با گوگرد بالا ترکیبات PPS (سولفید پلی فنیلن) و PTFE-فایبر گلاس برای دمای عملیاتی تا 190 درجه سانتیگراد استاندارد هستند. ضمانت انتشار: < 10 میلی گرم بر نیوتن متر مکعب با تنش کیسه و چرخه تمیز کردن مناسب.

فیلترهای کارتریج

سطح فیلتراسیون بالاتری را در هر حجم ارائه می دهند، اما مستعد پل زدن با گرد و غبار رطوبت هستند. افت فشار 40 درصد سریعتر از فیلترهای پارچه ای افزایش می یابد در جریان های بای پس FGD با رطوبت بالا. فقط برای برنامه های پولیش با رطوبت کم و PM ریز (< 2 میکرومتر) توصیه می شود.

فیلترهای شمع سرامیکی

استثنایی برای گاز داغ (تا 450 درجه سانتیگراد) و گازهای اسیدی تهاجمی. با این حال، هزینه سرمایه است 3-5× بالاتر از کیسه خانه ها . ماهیت شکننده آنها همچنین در حین تعمیر و نگهداری خطراتی را به همراه دارد. منحصراً در پروژه های آزمایشی گوگرد زدایی پیشرفته IGCC یا گاز داغ استفاده می شود.

توصیه: برای بیش از 90 درصد از سیستم‌های FGD با سوخت زغال سنگ، فیلترهای فابریک پالس جت با تمیز کردن آنلاین بهترین ارزش چرخه عمر را فراهم می‌کنند، مشروط بر اینکه مدیریت پیش پوشش مناسب و نقطه شبنم اسیدی اجرا شود.

بهینه سازی عملیاتی: افت فشار و استراتژی های تمیز کردن

افت فشار (ΔP) در سراسر فیلتر گرد و غبار به طور مستقیم بر انرژی فن FGD تأثیر می گذارد. هر 1 کیلو پاسکال افزایش هزینه برق سالانه را 18000 دلار در هر 100 مگاوات افزایش می دهد. . بنابراین، بهینه‌سازی چرخه‌های تمیز کردن، امری حیاتی است.

• نقطه تنظیم فشار تفاضلی: حفظ 1.0-1.5 کیلو پاسکال برای کیسه ها. تمیز کردن را با 1.2 کیلو پاسکال شروع کنید.
• مدت زمان نبض: 80-120 میلی ثانیه با هوای فشرده 0.5-0.6 مگاپاسکال. نبض های کوتاهتر باعث انتشار ضعیف کیک می شود. پالس های طولانی تر هوا را هدر می دهند و سایش پارچه را تسریع می کنند.
• فرکانس تمیز کردن: بر حسب تقاضا (با فشار) خستگی کیسه را تا 35 درصد کاهش می دهد. در مقایسه با تمیز کردن زمان ثابت، بر اساس آزمایشات صحرایی 18 ماهه.
• کاربرد قبل از پوشش: استفاده از خاکستر بادی یا آهک 1 تا 2 میلی متری پس از هر خاموشی پیشرفت اولیه PM را 70 درصد کاهش می دهد و از پارچه بکر در برابر تراکم اسید محافظت می کند.

داده‌های واقعی از یک واحد 660 مگاواتی: تغییر از تمیز کردن مبتنی بر زمان به پاک‌سازی مبتنی بر ΔP، میانگین ΔP را از 1.8 کیلو پاسکال به 1.2 کیلو پاسکال کاهش داد و باعث صرفه‌جویی شد. سالانه 42000 دلار در قدرت فن و افزایش عمر کیسه از 3.2 به 4.7 سال.

هم افزایی تصفیه گازهای زائد: ادغام فیلتر گرد و غبار با شستشوی پایین دست

فیلتر گرد و غبار یک جزیره مجزا نیست. این اولین خط دفاعی در کل قطار گازهای زائد است. حذف بیش از 99.9 درصد PM درشت (بیش از 2.5 میکرومتر) در بالادست جاذب FGD به اسکرابر اجازه می دهد تا بر حذف گازهای اسیدی تمرکز کند. این تفکیک قابلیت اطمینان کلی سیستم را بهبود می بخشد.

• سود مشترک جیوه: تزریق کربن فعال (ACI) در بالادست کیسه‌خانه می‌تواند محقق شود حذف بیش از 90 درصد جیوه در حالی که به طور همزمان تخلخل کیک گرد و غبار را افزایش می دهد - یک مزیت دوگانه.
• پیش جذب گاز اسیدی: سنگ آهک یا آهک هیدراته تزریق شده جلوتر از فیلتر HCl و HF را خنثی می کند. کاهش بار اسید مشروب FGD 15-20٪ .
• تعادل آب: میعانات حاصل از قیف های فیلتر (در گاز دودکش مرطوب) را می توان به سیستم آب آرایشی FGD بازیافت کرد. کاهش مصرف آب شیرین تا 8 درصد .

برای گیاهانی که از زیست توده یا سوخت‌های حاصل از ضایعات استفاده می‌کنند، فیلتر گرد و غبار حیاتی‌تر می‌شود - نمک‌های قلیایی را جذب می‌کند که در غیر این صورت حلقه کنترل pH اسکرابر را مسموم می‌کند.

معیارهای عملکرد: معیارهای کلیدی و ارزش های هدف

جدول زیر اهداف عملکرد پذیرفته شده در صنعت برای فیلترهای گرد و غبار FGD را خلاصه می کند دستورالعمل های EPA و VGB و همچنین استانداردهای اخیر چینی MHURD.

توجه: مقادیر بر اساس زغال سنگ قیر با S < 1.5٪ است. برای زغال سنگ های قلیایی یا با رطوبت بالا، فاکتورهای کاهش دهنده 1.2 تا 1.5 اعمال می شود.

دستورالعمل های عملی بدون مورد برای طراحی و مقاوم سازی سیستم

1. تهویه گاز دودکش

دمای ورودی را 10 تا 15 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه شبنم اسید نگه دارید. هر افت 5 درجه سانتی گراد زیر نقطه شبنم، نرخ خوردگی فیلتر را 2.5× افزایش می دهد . در صورت لزوم از گرم کردن مجدد گاز دودکش یا رقت بای پس استفاده کنید.

2. Hopper و Ash Handling

شیب قیف را ≥ 60 درجه طراحی کنید و برای جلوگیری از پل زدن از ویبراتور یا توپ بادی استفاده کنید. خاکستر راکد رطوبت گازهای دودکش را جذب می کند و منجر به ایجاد پوسته های سخت می شود که دریچه های تخلیه را مسدود می کند. تصفیه مداوم سطح پایین را با هوای فشرده خشک انجام دهید.

3. نشت و مدیریت عبور و مرور

دمپرهای جداسازی باید کمتر از 0.5% نشت داشته باشند. در هنگام راه اندازی یا شرایط ناراحت کننده، یک خط بای پس تمیز با یک کیسه خانه کوچک جداگانه (یا فیلتر فلزی متخلخل) می تواند از آلودگی جاذب اصلی FGD جلوگیری کند.

4. نظارت و کنترل

مانیتورهای ذرات بی‌درنگ (به‌عنوان مثال، تریبوالکتریک یا تضعیف بتا) را روی هر محفظه نصب کنید. این امکان شناسایی سریع عیب را فراهم می کند - افزایش 2 میلی گرم بر نیوتن متر در یک محفظه منفرد اغلب نشان دهنده یک کیسه شکسته است که امکان تعمیر هدفمند را در عرض چند ساعت به جای چند روز فراهم می کند.

تعمیر و نگهداری پیشگیرانه: تعویض کیف را بر اساس روند ΔP به جای زمان تقویم برنامه ریزی کنید. یک نیروگاه 660 مگاواتی با استفاده از این رویکرد، مصرف کیسه را تا 28 درصد در یک دوره 5 ساله در مقایسه با جایگزینی معمول سالانه کاهش داد.

چشم انداز آینده: فیلترهای هوشمند و دوقلوهای دیجیتال

مرز بعدی ادغام تعمیر و نگهداری پیش بینی مبتنی بر هوش مصنوعی با فیلترهای گرد و غبار FGD است. با ترکیب داده های DCS (ΔP، دما، جریان) با یادگیری ماشین، اپراتورها می توانند خرابی کیسه ها را پیش بینی کنند. تا 200 ساعت قبل با دقت بیش از 90 درصد پروژه های آزمایشی در اروپا نشان داده است 15 درصد مصرف انرژی کمتر and 22 درصد خاموشی های برنامه ریزی نشده کمتر با استفاده از بهینه سازی تمیز کردن مبتنی بر دوقلو دیجیتال.

برای تصفیه گازهای زائد، فیلتر گرد و غبار به یک مرکز کنترل چند آلاینده تبدیل می‌شود که PM، فلزات سنگین و حتی برخی از دیوکسین‌ها/فوران‌ها را از طریق تزریق جاذب مناسب جذب می‌کند. نقشه راه صنعت سطح انتشار کمتر از 2 میلی گرم در نیوتن متر را هدف قرار می دهد تا سال 2030، که به نسل بعدی پارچه های نانوفیبر و غشایی ePTFE نیاز دارد.

خلاصه ای از نکات قابل اجرا

• اولویت 1: فیلترهای پارچه ای (PPS/PTFE) را برای FGD مرطوب انتخاب کنید. از فیلترهای کارتریج در سرویس های با رطوبت بالا اجتناب کنید.
• اولویت 2: برای به حداکثر رساندن عمر کیسه و به حداقل رساندن انرژی فن، تمیز کردن با تحریک ΔP را اجرا کنید.
• اولویت 3: از مدیریت نقطه شبنم قبل از پوشش و اسید برای محافظت از پارچه و افزایش جذب PM خوب استفاده کنید.
• اولویت 4: فیلتر گرد و غبار را با ACI یا تزریق جاذب خشک ادغام کنید تا هم فایده حذف جیوه و هم هیدروکلراید باشد.
• اولویت 5: نظارت هوشمند با تشخیص نشت در سطح محفظه را به کار بگیرید تا زمان پاسخگویی تعمیر و نگهداری را کاهش دهید.

حکم نهایی: یک فیلتر گرد و غبار که به خوبی مهندسی شده است یک وسیله جانبی نیست، بلکه سنگ بنای یک سیستم قوی و کم آلایندگی FGD است. با طراحی مناسب و نظم عملیاتی، نیروگاه ها می توانند به موفقیت برسند انتشار گرد و غبار زیر 5 میلی گرم در نیوتن متر مکعب در حالی که به طور همزمان راندمان گوگرد زدایی را بهبود می بخشد و بار کلی تصفیه فاضلاب را کاهش می دهد - یک برد برد برای انطباق و اقتصاد عملیاتی.